一种自动控制水槽水温分层加热装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及环保生态水工实验领域，特别是实验室使用的小型水槽水温分层加热，设计一种自动控制的分层加热装置，达到水槽中水温稳定分层的效果。
【背景技术】
[0002]大型水库的兴建，对水资源的合理开发利用及当地的经济和社会发展具有重要意义，但同时也由于水库的引蓄水会使库区水流速度变缓，水深增大，导致水温结构的变化，形成水库水温的分层结构。这种水温分层结构一方面会引起原有水体在理化性质、水生生物特征和分布上的变化；另一方面又会使下泄低温水影响坝下河道鱼类生活和繁殖，以及受灌农作物的生长。因此，研宄流场、温度场的变化及相互联系，对于分层取水提高下泄水温具有重大意义。
[0003]国内外对分层取水的研宄，主要采用物理模型试验的方法，而此方法中最大技术难题就是水温稳定分层结构的模拟。现有的方法主要采用绝热隔板隔开水体的同时，分别对每层水体加热到不同温度后流出，最终达到水温分层效果，例如:中国专利《一种模拟水温分层流动的电加热实验装置》(公告号:CN 203808007，公告日:2014.09.03)。此类装置存在一些不足，一方面绝热隔板导致相邻层的流速、水温不连续，水体进入无隔板区域时会有较大程度的掺混，影响流场和温度场的分布；另一方面需要根据不同的水槽尺寸，计算后制作不同的加热装置，制作过程复杂，成本较高。
【实用新型内容】
[0004]为克服现有水温加热方式的分层效果不好及稳定性不足，本发明设计一种自动控制的水槽水温分层加热装置。
[0005]本实用新型实现的技术方案是:一种自动控制水槽水温分层加热装置，其特征:四根垂直向连接杆分为两组，每组两根底部通过纵向连接杆连接，成“U”字形，两个“U”字形的结构位于水槽水流方向的左右两侧；两个“U”字形的结构之间通过垂直于水流方向的横向连接杆连接，垂直向、纵向和横向三个方向两两垂直；水槽水流方向的两端等高的横向连接杆之间布置2-8段加热丝成为水平的一层，这2-8段加热丝串联成一根加热丝，每一层的加热丝采用相互独立的可调压电源分别供电，各电源分别连接独立的温控开关，温控开关的温度探头固定在每根横向连接杆的中部，各电源处于并联状态。横向连接杆由能伸缩的套筒单元组成，套筒单元的固定套和活动套同轴连接且构成能伸缩的连接关系。垂直向连接杆上有供横向连接杆插入的孔，孔中心间距为1cm。横向连接杆是空心的。每一层的两根横向连接杆能够固定在垂直向连接杆的不同高度。
[0006]本实用新型的有益效果是:本实用新型采用可调节宽度的横向连接杆，以适应在不同尺寸的水槽中进行实验。水槽水流方向的两端等高的横向连接杆之间布置加热丝成为水平的一层，能固定在不同高度及拆卸，以适应不同实验方案。使用的加热丝较细，减少了加热时装置对流场的影响。温控开关通过温度探头获得该层水温，能够在该层水温达到设定的下限水温时自动通电，达到上限水温时自动断电，以保证分层结构的稳定。与现有装置相比，能够实现自动控制，稳定模拟出水槽水温分层结构，方便监测水温，更好的为实验服务。
【附图说明】
[0007]图1是一种自动控制水槽水温分层加热装置整体示意图；
[0008]图2是主体支架插销孔细部图；
[0009]图3是横向连接杆细部图；
[0010]图4是温控开关和电源细部图。
[0011]其中，I是垂直向连接杆，2是纵向连接杆，3是横向连接杆，301是固定套，302是活动套，4是插孔，5是加热丝，6是温控开关及电源，7是温度探头，8是电线。
【具体实施方式】
[0012]实验室使用的水槽水温分层加热装置，先根据实验用水槽的宽度，调节横向连接杆3和加热丝5的长度，用夹子将加热丝5固定，以适合水槽。接着根据实验加热需要，选择好加热丝5的层数和横向连接杆3连接在垂直向连接杆I上的高度，然后将横向连接杆3插入垂直向连接杆I上的孔4以固定。之后设定好下限和上限水温，调整调压电源的电压，将装置放入水中，打开温控开关及电源6，待温度探头7监测到水温达到目标水温时温控开关自动关闭，若在实验过程中某层水温降至下限水温，温控开关能自动打开继续加热。
[0013]具体技术方案是:一种自动控制水槽水温分层加热装置，其特征:四根垂直向连接杆分为两组，每组两根底部通过纵向连接杆连接，成“U”字形，“U”字形的两侧的竖直部分的垂直向连接杆垂直于底部的纵向连接杆，两个“U”字形的结构位于水槽水流方向的左右两侧(一般布置在水流方向所在的两个面的内侧)；两个“U”字形的结构之间通过垂直于水流方向的横向连接杆连接，横向连接杆连接两侧的垂直向连接杆；连接杆(包括垂直向连接杆、纵向连接杆和横向连接杆)的三个方向:垂直向、纵向和横向三个方向两两相互垂直，一般来说，垂直向位于竖直方向，即垂直于水平方向，纵向和横向在水平方向；水槽水流方向的两端等高的横向连接杆之间布置2-8段加热丝成为水平的一层，这2-8段加热丝在电学上串联成一根加热丝，每一层的加热丝采用相互独立的可调压电源分别供电，各电源分别连接独立的温控开关，温控开关的温度探头固定在每根横向连接杆的中部，对每层加热丝供电的所有的电源处于并联状态。横向连接杆由能伸缩的套筒单元组成，套筒单元的固定套和活动套同轴连接且构成能伸缩的连接关系。垂直向连接杆上有供横向连接杆插入的孔，孔中心间距为1cm。横向连接杆是空心的，有利于在内部布置导线，外侧布置接头，从一端引入电源线，连接在其中一端的接头上，从另一端的接头接触并引出电源线，其它的接头间隔一个连通，举例说明，有5个接头，其中I引入电源线，5引出电源线，2与3连通，4和5连通，这样与同一层的另一个横向连接杆的接头就能实现加热丝的串联连接。每一层的两根横向连接杆能够固定在垂直向连接杆的不同高度。
[0014]实验实例举例:某一大型水库6-8月分层取水模型实验中，根据坝前水温监测资料，将水温沿水深方向分成10层，采用1:200正态模型。通过温控开关自动通断控制各层加热丝的加热状态，实现水温分层的模拟。采用功率100W的加热丝并编号，对应的温控开关和调压电源也编上对应的号码，随着水深的增加，调压电源电压应不断减小。实例中，根据流量、流速和目标水温换算各层加热功率。令每层加热时间大致相同，算得各层电源的电压。设定上限水温等于目标水温，下限水温比上限水温低0.5°C，进行实验。
【主权项】
1.一种自动控制水槽水温分层加热装置，其特征在于，四根垂直向连接杆分为两组，每组两根底部通过纵向连接杆连接，成“U”字形，两个“U”字形的结构位于水槽水流方向的左右两侧；两个“U”字形的结构之间通过垂直于水流方向的横向连接杆连接，垂直向、纵向和横向三个方向两两垂直；水槽水流方向的两端等高的横向连接杆之间布置2-8段加热丝成为水平的一层，这2-8段加热丝串联成一根加热丝，每一层的加热丝采用相互独立的可调压电源分别供电，各电源分别连接独立的温控开关，温控开关的温度探头固定在每根横向连接杆的中部，各电源处于并联状态。2.根据权利要求项I所述的一种自动控制水槽水温分层加热装置，其特征在于，横向连接杆由能伸缩的套筒单元组成，套筒单元的固定套和活动套同轴连接且构成能伸缩的连接关系O3.根据权利要求项I所述的一种自动控制水槽水温分层加热装置，其特征在于，垂直向连接杆上有供横向连接杆插入的孔，孔中心间距为1cm。4.根据权利要求项I所述的一种自动控制水槽水温分层加热装置，其特征在于，所述的横向连接杆是空心的。5.根据权利要求项I所述的一种自动控制水槽水温分层加热装置，其特征在于，所述的每一层的两根横向连接杆能够固定在垂直向连接杆的不同高度。
【专利摘要】一种自动控制水槽水温分层加热装置，其特征在于，四根垂直向连接杆分为两组，每组两根底部通过纵向连接杆连接，成“U”字形，两个“U”字形的结构位于水槽水流方向的左右两侧；两个“U”字形的结构之间通过垂直于水流方向的横向连接杆连接，垂直向、纵向和横向三个方向两两垂直；水槽水流方向的两端等高的横向连接杆之间布置2-8段加热丝成为水平的一层，这2-8段加热丝串联成一根加热丝，每一层的加热丝采用相互独立的可调压电源分别供电，各电源分别连接独立的温控开关，温控开关的温度探头固定在每根横向连接杆的中部，各电源处于并联状态。与现有装置相比，能自动控制，稳定模拟出水槽水温分层结构。
【IPC分类】E02B1/02
【公开号】CN204715284
【申请号】CN201520329752
【发明人】杜洪波, 杨瑞祥, 胡再国
【申请人】四川大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月21日